嵌入式系统 第二章.2 ARM微处理器指令系统

ARM指指令令系系统统第二章第二章 ARMARM体系结构体系结构ARMARM体系结构简介体系结构简介ARMARM微处理器的寄存器结构微处理器的寄存器结构ARMARM微处理器的异常处理微处理器的异常处理ARMARM微处理器结构微处理器结构ARMARM微处理器指令系统微处理器指令系统ARMARM的存储器结构的存储器结构ARM指指令令系系统统2.6 ARM微处理器指令系统微处理器指令系统q2.6.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式q2.6.2 ARM指令集指令集q2.6.3 Thumb指令集指令集ARM指指令令系系统统ARMARM指令长度概述指令长度概述vARMARM指令长度指令长度指令集可以是以下任一种指令集可以是以下任一种l32 bits 32 bits 长长 (ARM(ARM状态状态)l16 bits 16 bits 长长 (Thumb(Thumb 状态状态)ARMARM支持支持3 3种数据类型种数据类型l字节字节 (8-bit)(8-bit)l半字半字 (16-bit)16-bit)l字字 (32-bit)(32-bit)字必须被排成字必须被排成4 4个字节边界对齐个字节边界对齐,半字必须被半字必须被排列成排列成2 2个字节边界对齐个字节边界对齐ARM指指令令系系统统ARM指令长度概述指令长度概述v向后兼容：新版本增加指令，并保持指令向后兼容：新版本增加指令，并保持指令向后兼容；向后兼容；vLoad-store Load-store 结构结构*uload/store load/store 从存储器中读某个值从存储器中读某个值,操作完操作完后再将其放回存储器中后再将其放回存储器中u只对存放在寄存器的数据进行处理只对存放在寄存器的数据进行处理u对于存储器中的数据，只能使用对于存储器中的数据，只能使用load/storeload/store指令进行存取指令进行存取ARM指指令令系系统统2.6 ARM微处理器指令系统微处理器指令系统q2.6.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式q2.6.2 ARM指令集指令集q2.6.3 Thumb指令集指令集ARM指指令令系系统统2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式v寻址方式分类寻址方式分类寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式。找真实操作数地址的方式。ARMARM处理器具有处理器具有9 9种基种基本寻址方式。本寻址方式。1.1.寄存器寻址；寄存器寻址；2.2.立即寻址；立即寻址；3.3.寄存器移位寻址；寄存器移位寻址；4.4.寄存器间接寻址；寄存器间接寻址；5.5.变址寻址；变址寻址；6.6.多寄存器寻址；多寄存器寻址；7.7.堆栈寻址；堆栈寻址；8.8.块拷贝寻址块拷贝寻址；9.9.相对寻址。相对寻址。51寻址：位寻址 直接寻址ARM指指令令系系统统操作数的值在寄存器操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指中，指令中的地址码字段指出的是寄存器编号，指令执行时直接取出寄存器出的是寄存器编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。寄存器寻址指令举例如下：值来操作。寄存器寻址指令举例如下：MOV R1,R2 ;将将R2的值存入的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;将将R1的值减去的值减去R2的值，结果保存到的值，结果保存到R0 0 xAA0 x55R2R1v寄存器寻址寄存器寻址MOV R1,R20 xAA2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统立即寻址指令中的操作码字段后面的立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分地址码部分即是操作数本身即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令，也就是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数数(这样的数称为立即数这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如。立即寻址指令举例如下：下：SUBSR0,R0,#1 ;R0减减1，结果放入，结果放入R0，并且影响标志位，并且影响标志位MOVR0,#0 xFF000 ;将立即数将立即数0 xFF000装入装入R0寄存器寄存器 0 x55R0MOV R0,#0 xFF00程序存储v立即寻址立即寻址MOV R0,#0 xFF000 xFF00从代码中获得数据2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统寄存器移位寻址是寄存器移位寻址是ARMARM指令集特有的寻址方式指令集特有的寻址方式。当第当第2 2个操作数是寄存器移位方式时，第个操作数是寄存器移位方式时，第2 2个寄存个寄存器操作数在与第器操作数在与第1 1个操作数结合之前，选择进行移个操作数结合之前，选择进行移位操作。寄存器移位寻址指令举例如下：位操作。寄存器移位寻址指令举例如下：MOVR0,R2,LSL#3 ;R2的值左移的值左移3位，结果放入位，结果放入R0，;即是即是R0=R28 ANDSR1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移的值左移R3位，然后和位，然后和R1相相 ;“与与”操作，结果放入操作，结果放入R10 x55R0R20 x01v寄存器移位寻址寄存器移位寻址MOV R0,R2,LSL#30 x080 x08逻辑左移3位2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的通用寄存器的编号，所需的操作数保存在寄存操作数保存在寄存器指定地址的存储单元器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数中，即寄存器为操作数的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下：LDRR1,R2;将将R2指向的存储单元的数据读出指向的存储单元的数据读出;保存在保存在R1中中 SWPR1,R1,R2;将寄存器将寄存器R1的值和的值和R2指定的存储指定的存储;单元的内容交换单元的内容交换 0 x55R0R2 0 x400000000 xAA0 x40000000v寄存器间接寻址寄存器间接寻址LDR R0,R20 xAA2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统变址寻址就是将变址寻址就是将基址寄存器的内容基址寄存器的内容与指令中给出的与指令中给出的偏移量偏移量（4K4K）相加）相加/减，形成操作数的有效地址。减，形成操作数的有效地址。基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数组操作、功能部件寄存器访问等。寄存器间表、数组操作、功能部件寄存器访问等。寄存器间接寻址是偏移量为接寻址是偏移量为0 0的基址加偏移寻址。的基址加偏移寻址。基址寻址指令举例如下基址寻址指令举例如下(前索引寻址前索引寻址)：LDRR2,R3,#0 x0C ;读取读取R3+0 x0C地址上的存储单元地址上的存储单元 ;的内容，放入的内容，放入R2 STRR1,R0,#-4!;先先R0=R0-4，然后把，然后把R0的值寄存的值寄存 ;到保存到到保存到R1指定的存储单元指定的存储单元 v变址寻址变址寻址0 x55R2R3 0 x400000000 xAA0 x4000000CLDR R2,R3,#0 x0C0 xAA将R3+0 x0C作为地址装载数据2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统 变址寻址指令举例如下：变址寻址指令举例如下：LDRR0,R1,#4 ;R0=R1，R1R14 ;后索引变址寻址后索引变址寻址 ;ARM这种自动索引机制不消耗额外这种自动索引机制不消耗额外的时间的时间LDR R0，R1,R2 ;R0=R1+R2 ;前索引变址寻址前索引变址寻址v变址寻址变址寻址2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统多寄存器寻址一次多寄存器寻址一次可传送几个寄存器值，允许一条可传送几个寄存器值，允许一条指令传送指令传送1616个寄存器的任何子集或所有寄存器个寄存器的任何子集或所有寄存器。多。多寄存器寻址指令举例如下：寄存器寻址指令举例如下：LDMIA R1!,R2-R7,R12 ;将将R1指向的单元中的数据读出到指向的单元中的数据读出到 ;R2R7、R12中中STMIA R0!,R2-R7,R12 ;将寄存器将寄存器R2R7、R12的值保的值保 ;存到存到R0指向的存储指向的存储;单元中单元中0 x40000000R1R20 x?0 x010 x400000000 x?R3R40 x?R60 x?0 x020 x030 x040 x400000040 x400000080 x4000000C存储器v多寄存器寻址多寄存器寻址LDR#R1!,R2-R4,R6 0 x010 x020 x030 x040 x4000000C2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序为序为“后进先出后进先出”。堆栈寻址是隐含的，它使用。堆栈寻址是隐含的，它使用一个专门的寄存器一个专门的寄存器(堆栈指针堆栈指针)指向一块存储区域指向一块存储区域(堆堆栈栈)，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。存，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。存储器堆栈可分为两种：储器堆栈可分为两种：向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈v堆栈寻址堆栈寻址2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统v堆栈寻址堆栈寻址栈底栈顶栈区SP堆栈存储区栈顶栈底栈区SP向下增长向上增长0 x123456780 x12345678堆栈压栈堆栈压栈2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统栈顶SP栈顶SP栈底空堆栈栈底满堆栈堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为称为满堆栈满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为的空位置，称为空堆栈空堆栈。v堆栈寻址堆栈寻址0 x123456780 x12345678栈顶SP0 x12345678栈顶SP压栈压栈2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统所以可以组合出四种类型的堆栈方式：所以可以组合出四种类型的堆栈方式：满递增满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如据项的最高地址。指令如LDMFALDMFA、STMFASTMFA等；等；空递增空递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如一个空位置。指令如LDMEALDMEA、STMEASTMEA等；等；满递减满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效数：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。指令如据项的最低地址。指令如LDMFDLDMFD、STMFDSTMFD等；等；空递减空递减：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如个空位置。指令如LDMEDLDMED、STMEDSTMED等。等。v堆栈寻址堆栈寻址2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统多寄存器传送指令用于将一块数据从存储器的多寄存器传送指令用于将一块数据从存储器的某一位置拷贝到另一位置。某一位置拷贝到另一位置。如：如：STMIA R0!,R1-R7;将将R1R7的数据保存到存储器中。的数据保存到存储器中。;存储指针存储指针R0在保存第一个值之后增加，在保存第一个值之后增加，;增长方向为向上增长。增长方向为向上增长。STMIB R0!,R1-R7;将将R1R7的数据保存到存储器中。的数据保存到存储器中。;存储指针存储指针R0在保存第一个值之前增加，在保存第一个值之前增加，;增长方向为向上增长。增长方向为向上增长。v块复制寻址块复制寻址2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统相对寻址是变址寻址的一种变通。由相对寻址是变址寻址的一种变通。由程序计数器程序计数器PCPC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量量，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址。，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址。相对寻址指令举例如下：相对寻址指令举例如下：BLSUBR1;调用到调用到SUBR1子程序子程序BEQLOOP;条件跳转到条件跳转到LOOP标号处标号处.LOOPMOVR6,#1.SUBR1.v相对寻址相对寻址2.6.1 基本寻址方式基本寻址方式ARM指指令令系系统统2.6 ARM微处理器指令系统微处理器指令系统q2.6.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式q2.6.2 ARM指令集指令集q2.6.3 Thumb指令集指令集ARM指指令令系系统统2.6.2 ARM指令集指令集1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令4.4.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.6.跳转指令跳转指令7.7.杂项指令杂项指令8.8.伪指令伪指令ARM指指令令系系统统1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令4.4.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.ARM6.ARM分支指令分支指令7.7.杂项指令杂项指令8.8.伪指令伪指令2.6.2 ARM指令集指令集ARM指指令令系系统统简单简单ARM程序举例程序举例;文件名：文件名：TEST1.S;功能：实现两个寄存器相加功能：实现两个寄存器相加;说明：使用说明：使用ARMulate软件仿真调试软件仿真调试 AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口标识程序入口 CODE32 ;声明声明32位位ARM指令指令START MOVR0,#0 ;设置参数设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0=R0+R1 MOVPC,LR ;子程序返回子程序返回 END ;文件结束文件结束 使用“；”进行注释标号顶格写实际代码段声明文件结束ARM指指令令系系统统;文件名：文件名：TEST1.S;功能：实现两个寄存器相加功能：实现两个寄存器相加;说明：使用说明：使用ARMulate软件仿真调试软件仿真调试 AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口标识程序入口 CODE32 ;声明声明32位位ARM指令指令START MOVR0,#0 ;设置参数设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0=R0+R1 MOVPC,LR ;子程序返回子程序返回 END ;文件结束文件结束 简单简单ARM程序举例程序举例ARM指指令令系系统统ARMARM是是三地址三地址指令格式，指令的基本格式如下：指令格式，指令的基本格式如下：1 指令格式指令格式 S ,其中其中号内的项是必须的，号内的项是必须的，号内的项是可选的。各号内的项是可选的。各项的说明如下：项的说明如下：opcode：指令助记符；：指令助记符；cond：执行条件；执行条件；S：是否影响：是否影响CPSRCPSR寄存器的值；寄存器的值；Rd：目标寄存器；：目标寄存器；Rn：第：第1 1个操作数的寄存器；个操作数的寄存器；operand2：第：第2 2个操作数；个操作数；指令语法指令语法目标寄存器（目标寄存器（Rd)源寄存器源寄存器1(Rn)源寄存器源寄存器2(Rm)ADD r3,r1,r2r3r1r2例例:ARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式ARM指指令令系系统统ARMARM指令的基本格式如下：指令的基本格式如下：1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数 S ,灵活的使用第灵活的使用第2 2个操作数个操作数“operand2”能够提高代码效率。能够提高代码效率。它有如下的形式：它有如下的形式：#immed_8r#immed_8r常数表达式；常数表达式；RmRm寄存器方式；寄存器方式；Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式；寄存器移位方式；ARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数#immed_8r#immed_8r常数表达式常数表达式该常数必须对应该常数必须对应8 8位位图，即一个位位图，即一个8 8位的常数通位的常数通过循环右移偶数位过循环右移偶数位得到。得到。循环右移10位0 x120 0 0 1 0 0 1 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x801 0 0 0 0 0 0 00 x040 0 0 0 0 1 0 08位常数ARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数#immed_8r#immed_8r常数表达式常数表达式该常数必须对应该常数必须对应8 8位位图，即一个位位图，即一个8 8位的常数通位的常数通过循环右移偶数位过循环右移偶数位得到。得到。例如：例如：ANDR1,R2,#0 x0FARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数RmRm寄存器方式寄存器方式在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。例如：例如：SUBR1,R1,R2ARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式将寄存器的移位结果作为操作数（移位操作不将寄存器的移位结果作为操作数（移位操作不消耗额外的时间），但消耗额外的时间），但RmRm值保持不变，移位值保持不变，移位方法如下：方法如下：操作码操作码说明说明操作码操作码说明说明ASR#n算术右移算术右移n位位ROR#n循环右移循环右移n位位LSL#n逻辑左移逻辑左移n位位RRX带扩展的循环右移带扩展的循环右移1位位LSR#n逻辑右移逻辑右移n位位Type RsType为移位的一种类型，为移位的一种类型，Rs为偏移量寄存器，低为偏移量寄存器，低8位有效。位有效。ARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式n 桶形移位器桶形移位器ALU桶形移位器桶形移位器Rd结果结果N预预处处理理未未预预处处理理RmRnARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式n 桶形移位器桶形移位器助记符助记符说明说明移位操移位操作作结果结果Y值值LSL逻辑左移逻辑左移x LSL yxy#1-32 or RsASR算术右移算术右移x ASR y(signed)xY#1-32 or RsROR循环右移循环右移x ROR y(unsigned)xy|(x32-y)#1-32 or RsRRX扩展的循环右扩展的循环右移移x RRX y(c flag1)noneARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式LSL移位操作：移位操作：0LSR移位操作：移位操作：0ASR移位操作：移位操作：ROR移位操作：移位操作：RRX移位操作：移位操作：CARM指指令令系系统统1 指令格式指令格式v第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式例如：例如：ADDR1,R1,R1,LSL#3;R1=R1+R1R3ARM指指令令系系统统1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令4.4.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.ARM6.ARM分支指令分支指令7.7.杂项指令杂项指令8.8.伪指令伪指令2.6.2 ARM指令集指令集ARM指指令令系系统统ARMARM指令的基本格式如下：指令的基本格式如下：2 条件码条件码 S ,使用条件码使用条件码“cond”可以实现高效的逻辑操作可以实现高效的逻辑操作(节省跳转节省跳转和条件语句和条件语句)，提高代码效率。，提高代码效率。所有的所有的ARMARM指令都可以条件执行，而指令都可以条件执行，而ThumbThumb指令只有指令只有B B（跳转）指令具有条件执行功能。如果指令不标明条（跳转）指令具有条件执行功能。如果指令不标明条件代码，将默认为无条件（件代码，将默认为无条件（ALAL）执行。）执行。ARM指指令令系系统统操作码操作码条件助记符条件助记符标志标志含义含义0000EQZ=1相等相等0001NEZ=0不相等不相等0010CS/HSC=1无符号数大于或等于无符号数大于或等于0011CC/LOC=0无符号数小于无符号数小于0100MIN=1负数负数0101PLN=0正数或零正数或零0110VSV=1溢出溢出0111VCV=0没有溢出没有溢出1000HIC=1,Z=0无符号数大于无符号数大于1001LSC=0,Z=1无符号数小于或等于无符号数小于或等于1010GEN=V有符号数大于或等于有符号数大于或等于 1011LTN!=V有符号数小于有符号数小于 1100GTZ=0,N=V有符号数大于有符号数大于 1101LEZ=1,N!=V有符号数小于或等于有符号数小于或等于 1110AL任何任何无条件执行无条件执行(指令默认条件指令默认条件)1111NV任何任何从不执行从不执行(不要使用不要使用)指令条件码表ARM指指令令系系统统C C代码：代码：If(a b)a+;Elseb+;对应的汇编代码：对应的汇编代码：CMPR0,R1 ;R0（a）与）与R1（b）比较）比较ADDHIR0,R0,#1 ;若若R0R1，则，则R0=R0+1ADDLSR1,R1,#1 ;若若R0R1R1，则，则R1=R1+1R1=R1+1示例：示例：2 条件码条件码ARM指指令令系系统统1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令4.4.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.ARM6.ARM分支指令分支指令7.7.杂项指令杂项指令8.8.伪指令伪指令2.6.2 ARM指令集指令集ARM指指令令系系统统3 存储器访问指令存储器访问指令Load/Store指令指令vARMARM指令集指令集存储器访问指令存储器访问指令ARMARM处理器是典型的处理器是典型的RISCRISC处理器，处理器，对存储器的访问只能对存储器的访问只能使用加载和存储指令实现使用加载和存储指令实现。RAMRAM存储空间及存储空间及I/OI/O映射空间统一编址，除对映射空间统一编址，除对RAMRAM操作操作以以外，对外，对外围外围IOIO、程序数据的访问程序数据的访问均要通过均要通过加载加载/存储指存储指令令进行。进行。加载（加载（LoadLoad）：存储器中的数据传送到寄存器；）：存储器中的数据传送到寄存器；存储（存储（StoreStore）:寄存器中的数据传送到存储器；寄存器中的数据传送到存储器；存储器访问指令分为存储器访问指令分为单寄存器操作指令单寄存器操作指令、多寄存器操多寄存器操作指令、交换指令作指令、交换指令。ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置LDR Rd,addressing 加载字数据加载字数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondLDRcondLDRB Rd,addressing 加载无符号字节数据加载无符号字节数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondBLDRcondBLDRT Rd,addressing以用户模式加载字数以用户模式加载字数据据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondTLDRcondTLDRBT Rd,addressing 以用户模式加载无符以用户模式加载无符号字节数据号字节数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondBTLDRcondBTLDRH Rd,addressing 加载无符号半字数据加载无符号半字数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondHLDRcondHLDRSB Rd,addressing 加载有符号字节数据加载有符号字节数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondSBLDRcondSBLDRSH Rd,addressing加载有符号半字数据加载有符号半字数据 Rdaddressing，addressing索引索引 LDRcondSH 存储器访问指令存储器访问指令单寄存器加载单寄存器加载ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置STR Rd,addressing 存储字数据存储字数据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondSTRcondSTRB Rd,addressing 存储字节数据存储字节数据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondBSTRcondBSTRT Rd,addressing 以用户模式存储字数以用户模式存储字数据据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondTSTRcondTSTRBT Rd,addressing 以用户模式存储字节以用户模式存储字节数据数据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondBTSTRcondBTSTRH Rd,addressing 存储半字数据存储半字数据addressing addressing RdRd，addressingaddressing索引索引STRSTRcondcondHH存储器访问指令存储器访问指令单寄存器存储单寄存器存储LDR/STRLDR/STR指令用于对指令用于对内存变量的访问内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、外围部件的控制操作查表、外围部件的控制操作等。若使用等。若使用LDRLDR指令加载数据到指令加载数据到PCPC寄存器寄存器，则，则实现程序跳转功能实现程序跳转功能，这样也就实现了程序散转。，这样也就实现了程序散转。ARM指指令令系系统统存储器访问指令存储器访问指令单寄存器操作单寄存器操作从从寻址方式寻址方式的地址计算方法分，加载的地址计算方法分，加载/存储指令有以存储指令有以下下4 4种格式：种格式：零偏移零偏移。如：如：LDR Rd,Rn 前索引偏移前索引偏移。如：如：LDR Rd,Rn,#0 x04!程序相对偏移程序相对偏移。如：如：LDR Rd,labe1 后索引偏移。后索引偏移。如：如：LDR Rd,Rn,#-0 x04注意：必须保证字数据操作的地址是注意：必须保证字数据操作的地址是3232位对齐的。位对齐的。ARM指指令令系系统统存储器访问指令存储器访问指令单寄存器操作单寄存器操作LDR/STRLDR/STR指令寻址非常灵活，它由两部分组成，其中一部分指令寻址非常灵活，它由两部分组成，其中一部分为一个基址寄存器，可以为任一个通用寄存器；另一部分为为一个基址寄存器，可以为任一个通用寄存器；另一部分为一个地址偏移量。一个地址偏移量。地址偏移量有以下地址偏移量有以下3 3种格式：种格式：立即数。立即数。立即数可以是一个无符号的数值。这个数据可以加立即数可以是一个无符号的数值。这个数据可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。如：如：LDR R1,R0,#0 x12；R1-R0+0 x12寄存器寄存器。寄存器中的数值可以加到基址寄存器，也可以从基。寄存器中的数值可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。址寄存器中减去这个数值。如：如：LDR R1,R0,R2 ;R1-R0+R2 LDR R1,R0,-R2 ;R1-R0-R2寄存器及移位常数。寄存器及移位常数。寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，寄存器移位后的值可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。也可以从基址寄存器中减去这个数值。如：如：LDR R1,R0,R2,LSL#2;R1-R0+R2*4 ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置LDMmode Rn!,reglist 多寄存器加载多寄存器加载reglistreglistRn.Rn.，RnRn回写等回写等LDMcondLDMcondmodemodeSTMmode Rn!,reglist 多寄存器存储多寄存器存储Rn.reglist,RnRn.reglist,Rn回写等回写等STMSTMcondcond modemode存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取多寄存器加载多寄存器加载/存储指令可以实现在一组寄存器和一存储指令可以实现在一组寄存器和一块连续的内存单元之间传输数据。块连续的内存单元之间传输数据。LDMLDM为加载多个寄为加载多个寄存器；存器；STMSTM为存储多个寄存器。允许一条指令传送为存储多个寄存器。允许一条指令传送1616个寄存器的任何子集或所有寄存器。个寄存器的任何子集或所有寄存器。它们主要用于现它们主要用于现场保护、数据复制、常数传递等。场保护、数据复制、常数传递等。ARM指指令令系系统统 多寄存器加载多寄存器加载/存储指令格式如下：存储指令格式如下：LDMcond Rn!,reglist STMcond Rn!,reglistcondcond：指令执行的条件；：指令执行的条件；模式模式：控制地址的增长方式，一共有：控制地址的增长方式，一共有8 8种模式；种模式；!：表示在操作结束后，将最后的地址写回：表示在操作结束后，将最后的地址写回RnRn中；中；reglistreglist ：表示寄存器列表，可以包含多个寄存器，它们使用：表示寄存器列表，可以包含多个寄存器，它们使用“,”隔开，如隔开，如R1,R2,R6-R9R1,R2,R6-R9，寄存器由小到大排列；，寄存器由小到大排列；：可选后缀。允许在用户模式或系统模式下使用。它有以：可选后缀。允许在用户模式或系统模式下使用。它有以下两个功能：下两个功能：1 1）若）若opop是是LDMLDM且寄存器列表包含且寄存器列表包含R15R15时，那么除了正常的多时，那么除了正常的多寄存器传送外，还将寄存器传送外，还将SPSRSPSR也复制到也复制到CPSRCPSR中。中。这用于异常处理这用于异常处理返回，仅在异常模式下使用返回，仅在异常模式下使用。2 2）数据传入或传出的是）数据传入或传出的是用户模式用户模式下的寄存器，而不是当前模下的寄存器，而不是当前模式的寄存器。式的寄存器。存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取ARM指指令令系系统统存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取多寄存器加载/存储指令的8种模式如下表所示，右边四种为堆栈操作、左边四种为数据传送操作。模式模式说明说明模式模式说明说明IA每次传送后地址加每次传送后地址加4FD满递减堆栈满递减堆栈IB每次传送前地址加每次传送前地址加4ED空递减堆栈空递减堆栈DA每次传送后地址减每次传送后地址减4FA满递增堆栈满递增堆栈DB每次传送前地址减每次传送前地址减4EA空递增堆栈空递增堆栈数据块传送操作数据块传送操作堆栈操作堆栈操作进行数据复制时，进行数据复制时，先设置好源数据指针和目标指针，然后使用块先设置好源数据指针和目标指针，然后使用块拷贝寻址指令拷贝寻址指令LDMIA/STMIALDMIA/STMIA、LDMIB/STMIBLDMIB/STMIB、LDMDA/STMDALDMDA/STMDA、LDMDB/STMDBLDMDB/STMDB进行读取和存储进行读取和存储 。进行堆栈操作操作时，进行堆栈操作操作时，要先设置堆栈指针（要先设置堆栈指针（SPSP），然后使用堆栈），然后使用堆栈寻址指令寻址指令STMFD/LDMFD STMFD/LDMFD、STMED/LDMEDSTMED/LDMED、STMFA/LDMFASTMFA/LDMFA和和STMEA/LDMEASTMEA/LDMEA实现堆栈操作。实现堆栈操作。ARM指指令令系系统统存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取数据块传送指令数据块传送指令操作过程如右图操作过程如右图所示，其中所示，其中R1R1为为指令执行前的基指令执行前的基址寄存器，假如址寄存器，假如R1=4008HR1=4008H，R1R1则为指令执行后则为指令执行后的基址寄存器。的基址寄存器。R5R6R7R1 R1 指令指令STMIA R1!,R5-R74008H4004H4000H4014H4010H400CHR5R6R7R1 R1 指令指令STMDA R1!,R5-R74000H3FFCH3FF8H400CH4008H4004HR5R6R7R1 R1 指令指令STMIB R1!,R5-R7400CH4008H4000H4018H4014H4010HR5R6R7R1 R1 指令指令STMDB R1!,R5-R73FFCH3FF8H3FF4H4008H4004H4000HARM指指令令系系统统存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取数据块传送数据块传送存储存储堆栈操作堆栈操作压栈压栈说明说明数据块传送数据块传送加载加载堆栈操作堆栈操作出栈出栈说明说明STMDASTMED空递减空递减LDMDALDMFA满递减满递减STMIASTMEA空递增空递增LDMIALDMFD满递增满递增STMDBSTMFD满递减满递减LDMDBLDMEA空递减空递减STMIBSTMFA满递增满递增LDMIBLDMED空递增空递增;使用数据块传送指令进行堆栈操作使用数据块传送指令进行堆栈操作STMDAR0!,R5-R6.LDMIBR0!,R5-R6;使用堆栈指令进行堆栈操作使用堆栈指令进行堆栈操作STMEDR13!,R5-R6.LDMEDR13!,R5-R6两段代码的执行结果是一样的，但是使用堆栈指令的压栈和出栈操作编程两段代码的执行结果是一样的，但是使用堆栈指令的压栈和出栈操作编程很简单（只要前后一致即可），而使用数据块指令进行压栈和出栈操作则很简单（只要前后一致即可），而使用数据块指令进行压栈和出栈操作则需要考虑空与满、加与减对应的问题。需要考虑空与满、加与减对应的问题。堆栈操作和数据块传送指令类似，也有堆栈操作和数据块传送指令类似，也有4 4种模式，它们之种模式，它们之间的关系如下表所示：间的关系如下表所示：ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置SWP Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字数寄存器和存储器字数据交换据交换RdRdRnRn，RnRnRm Rm(Rn(RnRdRd或或Rm)Rm)SWPcondSWPcondSWPB Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字节寄存器和存储器字节数据交换数据交换RdRdRnRn，RnRnRm Rm(Rn(RnRdRd或或Rm)Rm)SWPSWPcondcondBB存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交换指令SWPSWP指令用于将一个内存单元指令用于将一个内存单元(该单元地址放在寄存器该单元地址放在寄存器RnRn中中)的内的内容读取到一个寄存器容读取到一个寄存器RdRd中，同时将另一个寄存器中，同时将另一个寄存器RmRm的内容写入的内容写入到该内存单元中。使用到该内存单元中。使用SWPSWP可实现信号量操作。可实现信号量操作。指令格式如下：指令格式如下：SWPcondB Rd,Rm,Rn其中，其中，B B为可选后缀，若有为可选后缀，若有B B，则交换字节，否则交换，则交换字节，否则交换3232位字；位字；RdRd用于保存从存储器中读入的数据；用于保存从存储器中读入的数据；RmRm的数据用于存储到存储的数据用于存储到存储器中，若器中，若RmRm与与RdRd相同，则为寄存器与存储器内容进行互换；相同，则为寄存器与存储器内容进行互换；RnRn为要进行数据交换的存储器地址，为要进行数据交换的存储器地址，RnRn不能与不能与RdRd和和RmRm相同。相同。ARM指指令令系系统统SWPSWP和和SWPBSWPB寄存器和存储器交换指令编码寄存器和存储器交换指令编码SWPSWP指令应用示例：指令应用示例：SWPR1,R1,R0;将将R1R1的内容与的内容与R0R0指向的存储单元的内容进行互换指向的存储单元的内容进行互换 SWPB R1,R2,R0 ;将将R0R0指向的存储单元低字节数据读取到指向的存储单元低字节数据读取到R1R1中中 ;(高高2424位清零位清零)，；并将；并将R2R2的内容写入到该内存单元中的内容写入到该内存单元中 ;(最低字节有效最低字节有效)存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交换指令ARM指指令令系系统统1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令4.4.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.ARM6.ARM分支指令分支指令7.7.杂项指令杂项指令8.8.伪指令伪指令2.6.2 ARM指令集指令集ARM指指令令系系统统4 数据处理指令数据处理指令数据处理指令大致可分为数据处理指令大致可分为3 3类：类：数据传送指令；数据传送指令；算术逻辑运算指令；算术逻辑运算指令；比较指令。比较指令。数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，而不能对内存中的数据进行操作。而不能对内存中的数据进行操作。所有所有ARMARM数数据处理指令均可选择使用据处理指令均可选择使用S S后缀，以使指令影响后缀，以使指令影响状态标志状态标志。ARM指指令令系系统统数据处理指令数据处理指令指令编码指令编码指令执行的条件码I用于区别立即数（I为1）和寄存器移位（I为0）opcode数据处理指令操作码第二操作数Rd目标寄存器Rn第一操作数寄存器S设置条件码，与指令中的S位对应带进位加法ADC0101带进位减法指令SBC0110带进位逆向减法指令RSC0111位测试指令TST1000相等测试指令TEQ1001比较指令CMP1010负数比较指令CMN1011逻辑或操作指令ORR1100数据传送MOV1101位清除指令BIC1110数据非传送MVN1111加法运算指令ADD0100逆向减法指令RSB0011减法运算指令SUB0010逻辑异或操作指令EOR0001逻辑与操作指令AND0000说明指令助记符操作码opcode操作码功能表ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置MOV Rd,operand2MOV Rd,operand2数据传送数据传送RdRdoperand2 operand2 MOVcondSMOVcondSMVN Rd,operand2MVN Rd,operand2数据非传送数据非传送RdRd(operand2)(operand2)MVNMVNcondcondSS数据处理指令数据处理指令数据传送数据传送注：当后缀注：当后缀S S时，这些指令根据结果更新标志时，这些指令根据结果更新标志NN和和Z Z，在计，在计算算Operand2Operand2时更新标志时更新标志C C，不影响标志，不影响标志V V。ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置MOV Rd,operand2MOV Rd,operand2数据传送数据传送RdRdoperand2 operand2 MOVcondSMOVcondSMVN Rd,operand2MVN Rd,operand2数据非传送数据非传送RdRd(operand2)(operand2)MVNMVNcondcondSS数据处理指令数据处理指令数据传送数据传送 MOVMOV指令将指令将8 8位图立即数（参看位图立即数（参看“第第2 2操作数：操作数：#immed_8r#immed_8r常数常数表达式表达式 ”）或寄存器传送到目标寄存器（）或寄存器传送到目标寄存器（RdRd），可用于移位运算等操），可用于移位运算等操作。指令格式如下：作。指令格式如下：MOVcondS Rd,operand2 MOVMOV指令举例如下：指令举例如下：MOVR1,#0 xF000000B;R1=0 xF000000B;R1=0 xF000000B MOVR0,R1;R0=R1R0=R1 MOVSR3,R1,LSL#2;R3=R12R3=R12，并影响标志位，并影响标志位 MOVPC,LR;PC=LRPC=LR，子程序返回，子程序返回 ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置MOV Rd,operand2MOV Rd,operand2数据传送数据传送RdRdoperand2 operand2 MOVcondSMOVcondSMVN Rd,operand2MVN Rd,operand2数据非传送数据非传送RdRd(operand2)(operand2)MVNMVNcondcondSS MVNMVN指令将指令将8 8位图立即数（参看位图立即数（参看“第第2 2操作数：操作数：#immed_8r#immed_8r常数常数表达式表达式 ”）或寄存器（）或寄存器（operand2operand2）按位取反后传送到目标寄存器）按位取反后传送到目标寄存器（RdRd），因为其具有取反功能，所以可以装载范围更广的立即数。指令格），因为其具有取反功能，所以可以装载范围更广的立即数。指令格式如下：式如下：MVNcondS Rd,operand2 MVNMVN指令举例如下：指令举例如下：MVNR1,#0 xFF;R1=0 xFFFFFF00R1=0 xFFFFFF00 MVNR1,R2;将将R2R2按位取反，结果存到按位取反，结果存到R1R1数据处理指令数据处理指令数据传送数据传送ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置ADD Rd,Rn,operand2ADD Rd,Rn,operand2加法运算指令加法运算指令RdRdRn+operand2Rn+operand2ADDcondSADDcondSSUB Rd,Rn,operand2SUB Rd,Rn,operand2减法运算指令减法运算指令RdRdRn-operand2Rn-operand2SUBcondSSUBcondSRSB Rd,Rn,operand2RSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令逆向减法指令RdRdoperand2-Rnoperand2-RnRSBcondSRSBcondSADC Rd,Rn,operand2ADC Rd,Rn,operand2带进位加法带进位加法RdRdRn+operand2+CarryRn+operand2+CarryADCcondSADCcondSSBC Rd,Rn,operand2SBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令带进位减法指令RdRdRn-operand2-Rn-operand2-(NOT)Carry(NOT)CarrySBCcondSSBCcondSRSC Rd,Rn,operand2RSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法带进位逆向减法指令指令RdRdoperand2-Rn-operand2-Rn-(NOT)Carry(NOT)CarryRSCRSCcondcondSS数据处理指令数据处理指令算术运算算术运算注：这些指令影响N，Z，C和V标志位。ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置ADD Rd,ADD Rd,RnRn,operand2,operand2加法运算指令加法运算指令RdRdRn+operand2Rn+operand2ADDcondSADDcondSSUB Rd,Rn,operand2SUB Rd,Rn,operand2减法运算指令减法运算指令RdRdRn-operand2Rn-operand2SUBcondSSUBcondSRSB Rd,Rn,operand2RSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令逆向减法指令RdRdoperand2-Rnoperand2-RnRSBcondSRSBcondSADC Rd,Rn,operand2ADC Rd,Rn,operand2带进位加法带进位加法RdRdRn+operand2+CarryRn+operand2+CarryADCcondSADCcondSSBC Rd,Rn,operand2SBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令带进位减法指令RdRdRn-operand2-Rn-operand2-(NOT)Carry(NOT)CarrySBCcondSSBCcondSRSC Rd,Rn,operand2RSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法带进位逆向减法指令指令RdRdoperand2-Rn-operand2-Rn-(NOT)Carry(NOT)CarryRSCRSCcondcondSS数据处理指令数据处理指令算术运算算术运算加法运算指令加法运算指令ADDADD指令将指令将operand2operand2的值与的值与RnRn的值相加，结果保存到的值相加，结果保存到RdRd寄存器。指令格式如下：寄存器。指令格式如下：ADDcondS Rd,Rn,operand2 应用示例：应用示例：ADDS R1,R1,#1020;R1=R1+1020;R1=R1+1020，并影响标志位，并影响标志位 ADD R1,R1,R2,LSL#2;R1=R1+R22;R1=R1+R22 ARM指指令令系系统统助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置ADD Rd,ADD Rd,RnRn,operand2,operand2加法运算指令加法运算指令RdRdRn+operand2Rn+operand2ADDcondSADDcondSSUB Rd,SUB Rd,RnRn,operand2,operand2减法运算指令减法运算指令RdRdRn-operand2Rn-operand2SUBcondSSUBcondSRSB Rd,Rn,operand2RSB Rd,Rn,operand2逆向减法指令逆向减法指令RdRdoperand2-Rnoperand2-RnRSBcondSRSBcondSADC Rd,Rn,operand2ADC Rd,Rn,operand2带进位加法带进位加法RdRdRn+operand2+CarryRn+operand2+CarryADCcondSADCcondSSBC Rd,Rn,operand2SBC Rd,Rn,operand2带进位减法指令带进位减法指令RdRdRn-operand2-Rn-operand2-(NOT)Carry(NOT)CarrySBCcondSSBCcondSRSC Rd,Rn,operand2RSC Rd,Rn,operand2带进位逆向减法带进位逆向减法指令指令